早在公元前3世紀,我國就有了關於磁針的文獻記錄。我國的指南針,大約12世紀傳到阿拉伯國家和歐洲,大大地促進了世界航海事業及整個人類社會的發展。
火藥
我國現在看到的第一部記載火藥配方的書,約成書於八九世紀。書中說“以硫磺、雄黃合硝石,並密燒之”,會發生“焰起,燒手麵及火盡屋舍”的現象。這裏的“密”應該是蜂蜜的“蜜”,蜜加熱能變成炭。硫磺、硝石與炭混合,這就是火藥的配方。
火藥的發明是人們長期煉丹實踐的結果,至今已有1000多年曆史。
煉丹術中很重要的一種方法就是“火法煉丹”。它直接與火藥的發明有關係。所謂“火法煉丹”大約是一種無水的加熱方法,晉代葛洪在《抱樸子》中對火法有所記載,火法大致包括:煆(長時間高溫加熱)、煉(幹燥物質的加熱)、灸(局部烘烤)、熔(熔化)、抽(蒸餾)、飛(又叫升,就是升華)、優(加熱使物質變性)。這些方法都是最基本的化學方法,這也是煉丹術這種愚昧的職業能夠產生發明的基礎。煉丹家的虔誠和尋找長生不老之藥的挫折,使得煉丹家不得不反複實驗和尋找新的方法。這樣就為火藥的發明創造了條件。
煉丹家對於硫磺、砒霜等具有猛毒的金石藥,在使用之前,常用燒灼的辦法“伏”一下,“伏”是降伏的意思。使毒性失去或減低,這種手續稱為“伏火”。
火藥不能解決長生不老的問題,又容易著火,煉丹家對他並不感興趣。火藥的配方由煉丹家轉到軍事家手裏,就成為中國古代四大發明之一的火藥。
不過,火藥的最初使用並非在軍事上,而是在宋代諸軍馬戲的雜技演出,以及木偶戲中的煙火雜技。宋代演出“抱鑼”、“硬鬼”、“啞藝劇”等雜技節目,都運用剛剛興起的火藥製品“爆仗”和“吐火”等,以製造神秘氣氛。宋人同時也以火藥表演幻術,如噴出煙火雲霧以遁人、變物等,以收神奇迷離的效果。
約在12世紀,火藥首先傳入阿拉伯國家,然後傳到希臘和歐洲乃至世界各地。對人類社會的文明進步,對經濟和科學文化的發展起了推動作用。美法各國直到14世紀中葉,才有應用火藥和火器的記載。
圭表與日晷
圭表,也稱土圭,是我國一種古老的天文儀器,用它來測量日影的長度。它包括圭和表兩部分。表是直立的標竿,圭是在表下端南北方向放置的水平尺,多為銅或石製造。它的創製確切年代已不可考,可能在商朝就已經有了。
圭平臥而表立在圭的南端,二者互相垂直,組成簡單的天文儀器。古人用它測量太陽。當太陽在最北麵而位置最高的時候,表的影子最短,這時侯就是夏至;當太陽在最南麵而位置最低的時候,表的影子最長,這時候就是冬至。因此,測量相鄰兩次日影最長或最短之間所經曆的時間,即可推算一年的日數,以定回歸年的長度,並且用它來推定24節氣。春秋時代已經使用。戰國時期以前古人已懂得使用鉛垂來校正表的垂直,使它觀測準確。
元代著名科學家郭守敬對古代圭作了重大改進,進一步提高了測量的精度。
日晷,又稱日規。它是我國古代測定太陽時的儀器,起源於圭表。遠在春秋時期,古人已用這種方法測定時刻。
日晷日晷由一根表(晷針)和刻有時刻線的晷麵組成。按照晷麵安置的方向,可分為:地平日晷、赤道日晷、立晷(晷麵平行卯酉麵)、斜晷(晷麵置於任何其他方向)等。如把晷麵製成半球形,晷針頂點在球心,就是球麵日晷。如果在晷麵上按當地的地理緯度和節氣刻製節氣晷線,從表影的方向和尖端的位置可以測定節氣的時刻,這是節氣日晷。